WO2012072484A1

WO2012072484A1 - Procédé et dispositif de localisation en milieu aquatique multi longueurs d'onde

Info

Publication number: WO2012072484A1
Application number: PCT/EP2011/070931
Authority: WO
Inventors: Christophe Tiraby
Original assignee: ROBOTSWIM
Current assignee: ROBOTSWIM
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2012-06-07
Anticipated expiration: 2013-05-29
Also published as: EP2647139A1; FR2968150A1; FR2968150B1

Abstract

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de localisation en milieu aquatique multi longueurs d'onde. Pour localiser un émetteur (2) d'un rayonnement en milieu aquatique par un récepteur (1), notamment mobile, on génère sur l'émetteur au moins un ensemble («MOT 4») d'impulsions d'un rayonnement optique de puissances déterminées puis on détermine sur le récepteur (1) sa position relative audit émetteur (2) sur la base des impulsions reçues De plus on exécute les étapes de : générer sur l'émetteur (2) au moins un autre ensemble («MOT 5») d'impulsions de puissances déterminées sur au moins une longueur d'onde présentant une absorption dans le milieu aquatique, supérieure à celle de l'ensemble «MOT 4»; puis déterminer sur le récepteur (1) sa position relative audit émetteur (2) en identifiant les puissances reçues dans l'ensemble («MOT 4») d'impulsions de rayonnement optique de référence et dans ledit au moins un autre ensemble («MOT 5») de puissances déterminées dans une autre longueur d'onde plus atténuée.

Description

Procédé et dispositif de localisation en milieu aquatique m ulti-longueurs d'onde

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de localisation en milieu aquatique multi-longueurs d'onde.

Dans une demande de brevet précédent,

WO-A-2008/141914 publiée le 27 novembre 2008 , on a décrit un procédé et un dispositif de localisation d'une source de communication qui utilisent un rayonnement optique comme l'infrarouge pour communiquer entre un émetteur et un récepteur. L'émetteur est situé dans une source de communication et le récepteur se trouve dans un mobile ou une balise fixe. Une raison importante du choix de l'infrarouge est la disponibilité de circuits intégrés normalisés dans la norme internationale <lrDa> qui permet de réaliser des dispositifs peu coûteux et fiables.

Dans ce document, on a décrit une méthode et un dispositif de localisation dans lesquels au moins un mot binaire dans une trame d'émission contient une séquence de puissances déterminées de manière à déterminer la distance et/ou la direction à laquelle le récepteur se trouve vis-à-vis de l'émetteur.

Or, dans le cas d'une communication en milieu aquatique ou du même genre, plus la longueur d'onde d'émission est élevée, plus l'eau qui est le milieu de propagation absorbe l'énergie rayonnée par la source. L'utilisation de l'infrarouge, de longueur d'onde élevée par rapport aux autres signaux optiques, limite donc la portée du système.

Par ailleurs, les diodes photo émettrices comme les diodes IrDa présentent un diagramme de rayonnement qui s'allonge vers l'avant selon l'axe central d'émission de la diode et se réduit lorsqu'on s'écarte de cet axe. Il en résulte par exemple qu'une impulsion infrarouge émise à un niveau donné peut être reçue à un niveau donné, ou à un niveau de même affaiblissement donné, à relativement grande distance si la diode émettrice est dans l'axe du photorécepteur, mais à une distance beaucoup plus faible si

FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) les axes de la diode émettrice et du photorécepteur forment un angle non nul. Il en résulte que la localisation relative d'un récepteur à un émetteur est difficile.

La présente invention apporte remède à ces inconvénients. A cet effet, elle propose un procédé de localisation d'un émetteur d'un rayonnement en milieu aquatique par un récepteur, notamment mobile, du genre consistant à générer sur l'émetteur au moins un ensemble d'impulsions d'un rayonnement optique de référence peu atténué par l'eau comme le bleu ou le vert, de puissances déterminées, puis à déterminer sur le récepteur sa position relative audit émetteur sur la base des impulsions reçues, caractérisé en ce qu'il consiste de plus à :

générer sur l'émetteur au moins un autre ensemble d'impulsions de puissances déterminées sur au moins une longueur d'onde présentant une absorption dans le milieu aquatique, supérieure à celle de l'ensemble d'impulsions d'un rayonnement optique de référence, comme le rouge ou l'infrarouge ; puis

déterminer sur le récepteur sa position relative audit émetteur en identifiant les puissances reçues dans l'ensemble d'impulsions d'un rayonnement optique de référence et dans ledit au moins un autre ensemble de puissances déterminées dans une autre longueur d'onde plus atténuée.

Selon d'autres caractéristiques, le procédé consiste aussi : - à déterminer la position relative du récepteur audit émetteur par une étape de calcul de la distance x entre eux selon une relation linéaire de la forme x = C*(y1 - y2) + D dans laquelle C et D sont des constantes déterminées, et y1 et y2 sont respectivement les rangs de puissances minimales reçues de l'ensemble d'impulsions d'un rayonnement optique de référence et de l'autre ensemble d'impulsions ;

- à déterminer les constantes prédéterminées sur la base du rapport de puissance lumineuse entre deux impulsions émises et du rapport des coefficients de transmission des longueurs d'onde choisies dans l'eau, pour le coefficient C et sur la base du rapport des puissances de référence d'émission dans l'air de l'émetteur pour les longueurs d'onde choisies et du rapport des coefficients de transmission des longueurs d'onde choisies dans l'eau, pour le coefficient D ;

- à déterminer le nombre d'impulsions et de puissances déterminées de manière à optimiser la précision de la localisation ;

- à sélectionner une longueur d'onde de l'ensemble d'impulsions d'un rayonnement optique de longueur d'onde la plus atténuée plus proche de la longueur d'onde du rayonnement de référence, elle-même étant choisie dans le visible vers le bleu pour augmenter la distance maximale admissible de localisation ;

- à utiliser une étape d'augmentation, respectivement de réduction, du rapport de décroissance r des puissances des impulsions, ou bits, pour éloigner, respectivement rapprocher, le début d'une zone de détection de distance tout en augmentant, respectivement réduisant, la pente de la relation linéaire ;

- à sélectionner la zone de mesure de distance en modifiant le rapport des puissances de référence ;

- une étape de calibration du récepteur pour en déduire des facteurs correctifs modifiant les constantes déterminées en fonction des composants utilisés par le récepteur et/ou l'émetteur ;

- à utiliser plus de mots de données de communication, associés dans une trame à chaque émission d'un premier et d'un second ensemble d'impulsions de localisation de la position relative du récepteur relativement à l'émetteur.

L'invention concerne aussi un dispositif de mise en oeuvre du procédé de l'invention. Il comporte au moins un émetteur et un récepteur, l'émetteur comportant au moins une première diode émettrice d'impulsions d'un ensemble de puissances déterminées d'une longueur d'onde déterminée peu atténuée par l'eau comme le bleu ou le vert, et au moins une seconde diode émettrice d'impulsions d'au moins un autre ensemble de puissances déterminées dans une autre longueur d'onde présentant une absorption dans l'eau supérieure à la première, les diodes émettrices étant respectivement connectées à un générateur d'un ensemble d'impulsions d'alimentation destinées à faire générer par chaque diode une suite d'impulsions lumineuses de puissances déterminées, et en ce que le récepteur comporte au moins une photodiode pour détecter les impulsions générées par les première et seconde diodes de l'émetteur, ladite au moins une photodiode étant connectée à un contrôleur exécutant un programme pour déterminer la localisation de la position relative du récepteur à l'émetteur en identifiant les puissances reçues dans l'ensemble de puissances déterminées infrarouge et dans ledit au moins un autre ensemble de puissances déterminées dans une autre longueur d'onde.

Selon d'autres caractéristiques du dispositif :

- les diodes émettrices sont arrangées entre une source de courant contrôlée et une alimentation électrique, la source de courant étant contrôlée de manière à déterminer les puissances des impulsions lumineuses générées ;

- les au moins deux diodes associées à une première longueur d'onde sont montées en parallèle sur l'alimentation et/ou au moins deux diodes associées à une seconde longueur d'onde sont montées en série sur l'alimentation.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux comprises à la lecture de la description qui va suivre et des dessins annexés dans lesquels :

- la Figure 1 est un schéma représentant un dispositif selon l'invention ;

la Figure 2 est un graphique représentant divers signaux permettant la localisation selon l'invention ; la Figure 3 est un graphe représentant les effets du procédé de l'invention dans un mode particulier de réalisation ;

la Figure 4 est un schéma d'un émetteur utilisé dans un mode de réalisation du dispositif de l'invention.

A la Figure 1 , on a représenté un mode de réalisation d'un dispositif mettant en œuvre le procédé de l'invention.

Un émetteur 2 se trouve en relation optique avec un récepteur 1 dans un milieu aquatique. Typiquement, l'émetteur 2 est monté sur une balise fixe ou sur un mobile se déplaçant dans l'eau, tandis que le récepteur 1 est monté sur un mobile se déplaçant dans l'eau. Particulièrement, un mobile peut comporter un ou plusieurs récepteurs comme le récepteur 1 et un ou plusieurs émetteurs comme l'émetteur 2. Le mobile est doté de ses propres moyens de navigation, comprenant notamment un propulseur et un gouvernail pour lui permettre de se diriger. Il est aussi équipé d'un système de contrôle qui dirige son déplacement. Ainsi qu'il est connu, un tel système de contrôle a besoin de recevoir :

- des informations concernant d'autres mobiles ou des balises fixes ; et

- des informations concernant sa position relative par rapport aux autres mobiles et des balises fixes.

On a déjà décrit dans le document WO-A-2008/141914 un procédé de communication et un dispositif de communication qui permet d'obtenir ces deux types d'informations. La localisation et la communication qui y sont décrites sont reprises dans le cadre de la présente invention.

Cependant, à la Figure 1, on a représenté le dispositif qui permet de résoudre le problème de l'affaiblissement trop important des rayonnements infrarouges d'une part et celui de l'émission et de la réception non homogène dans toutes les directions. A cet effet, l'invention utilise au moins deux diodes 7 et 8, montées sur un support 5. Leurs axes d'émission, comme l'axe 17 peuvent être déterminés, si l'émetteur 2 est monté sur une balise fixe, ou arbitraires si l'émetteur 2 est monté sur un mobile dans l'eau. Chacune des diodes est sélectionnée pour, à chaque impulsion d'alimentation, d'une puissance déterminée, émettre une impulsion lumineuse peu atténuée par l'eau comme le bleu ou le vert pour l'une et dans une bande de lumière de longueur d'onde supérieure à celle du rayonnement de base, comme le rouge ou l'infrarouge. A cette fin, chaque diode 7 ou 8 est connectée à un port de puissance d'une alimentation contrôlée en courant 4 pilotée par un microcontrôleur 3. Le microcontrôleur 3 exécute un programme enregistré qui permet l'émission :

par la diode 7 d'un ensemble d'impulsions d'une longueur d'onde déterminée peu atténuée par l'eau comme le bleu ou le vert, chaque impulsion ayant une puissance déterminée par rapport notamment aux puissances déterminées des autres impulsions de l'ensemble d'impulsions ;

par la diode 8 d'un autre ensemble d'impulsions d'une longueur d'onde offrant une absorption dans l'eau plus forte que celle de la diode 7, chaque impulsion de longueur d'onde supérieure ayant une puissance déterminée par rapport notamment aux puissances déterminées des autres impulsions de l'autre ensemble d'impulsions.

De son côté, le récepteur 1, monté sur un mobile peut se trouver à une distance x de l'émetteur et présenter une position arbitraire relativement à l'émetteur 2. Ainsi qu'il a été décrit dans le document précité, on utilise à cette fin plusieurs photodétecteurs 12, 13 montés sur un support de collimation 10. Les photodétecteurs 12 et 13 sont optiquement séparés par des cloisons de collimation comme la cloison 11, de sorte que, si un seul des deux photodétecteurs 12 ou 13 reçoit les rayonnements de l'émetteur 2, la position relative du récepteur par rapport à l'émetteur 2 peut être évaluée par la direction dans laquelle le photodétecteur 13, seul activé par les diodes d'émission de l'émetteur 2, est récepteur. Il est entendu que le récepteur 1 peut comporter un ou plusieurs supports de collimation comme le support 10. De même, chaque support de collimation peut comporter autant de photodétecteurs que désiré, associés à des secteurs de localisation différents. De plus dans le cas ou l'élément récepteur comme une photodiode ne comporte pas de moyen de collimation comme une lentille, il est possible de se passer de cloison à partir du moment ou la normale de chaque récepteur vise une direction différente de l'espace, comme un octaèdre pour la détection sur 4 Pi Stéradian avec 8 capteurs.

De plus, ainsi qu'il est décrit dans le document précité, en utilisant des lois de variation connue des puissances de chaque ensemble d'impulsions émises, on sait repérer le niveau d'affaiblissement des ensembles d'impulsions émises, en déterminant le numéro d'ordre de la plus faible impulsion reçue, ainsi qu'il sera rappelé plus loin.

A cette fin, les photodétecteurs 12 et 13 sont connectés à des ports d'entrée numériques d'un microcontrôleur 14, après un traitement adéquat comme un filtre électronique et/ou un amplificateur électronique (non représentés) intégré ou non au capteur, ainsi qu'à un dispositif commun à tous les capteurs permettant de déclencher le processus d'acquisition via un signal commun indiquant la réception et relié audit microcontrôleur. Le microcontrôleur 14 est alimenté par une alimentation convenable 15 embarqué à bord du récepteur 1.

Le microcontrôleur 14 exécute un programme pour déterminer le rang de l'impulsion la plus faible reçue et en déduit la distance enregistrée dans une table des affaiblissements des puissances émises. Ainsi si l'ensemble d'impulsions émises par l'émetteur 2 est de 6 impulsions de puissances décroissantes, si le récepteur 1 détecte qu'il a reçu les impulsions de rang 1 à 3, le microcontrôleur 14 affecte à l'ensemble de réception le niveau de réception 3. A la Figure 1, on a représenté les axes centraux de sensibilité des photodétecteurs 12 et 13 ; comme l'axe 16. Cet axe 16 est parallèle à l'axe central 17 des diodes émettrices. Il peut avoir toute inclinaison relative à cet axe 17 arbitraire en fonction des mouvements relatifs du récepteur 1 par rapport à l'émetteur 2. Le récepteur 1 peut ainsi se trouver en regard direct ou en regard indirect avec l'émetteur 1. A la Figure 1, le récepteur 1 est en regard indirect avec l'émetteur 2. Il en résulte que, si on utilisait une seule longueur d'onde comme il est décrit dans le document WO 2008141914, la table des valeurs d'affaiblissement ne permettrait pas de connaître les distances puisque selon l'angle relatif sous lequel la diode émettrice est vue du photorécepteur, la valeur mesurée par le microcontrôleur n'est pas la même. La présente invention, en utilisant deux longueurs d'onde différentes s'affranchit de cet inconvénient.

A la Figure 2, on a représenté un graphique représentant divers signaux permettant la localisation selon l'invention.

Dans la partie (1) de la Figure 2, on a représenté une trame d'un protocole de communication série constituée par un ensemble d'impulsions d'une longueur d'onde déterminée 12 peu atténuée par l'eau comme le bleu ou le vert et un autre ensemble d'impulsions associé à une émission à une longueur d'onde 11 supérieure à celle du rayonnement de base, comme le rouge ou l'infrarouge plus absorbée dans l'eau.

Dans la partie (2) de la Figure 2, on a représenté un agrandissement du mot « Mot 3 », exemple de mot de données, qui précède le mot « Mot 4 » rassemblant les impulsions de puissances déterminées associées à la même longueur d'onde 12 que pour les mots de données, puis du mot « Mot 5 » comportant des impulsions de puissances déterminées associées à la longueur d'onde 11. Dans le mode de réalisation décrit ici, seuls les impulsions de la partie à puissances décroissantes correspondant aux 7 bits de poids le plus faible sont émises à la longueur d'onde plus atténuée 11 dans l'eau. Toutes les autres impulsions des Mots «MOT 1», «MOT 2», «MOT 3», «MOT 4» et «MOT 6» ainsi que les bits de start et le bit de poids fort de «MOT 5» sont émis à la longueur d'onde moins atténuée 12.

Dans la partie (3) de la Figure 2, on a représenté quatre exemples de situations de localisation en utilisant un récepteur selon l'invention :

(a) récepteur avec l'émetteur proche et en regard direct ;

(b) récepteur avec l'émetteur proche et en regard indirect ;

(c) récepteur avec l'émetteur à distance moyenne et en regard direct ;

(d) récepteur avec l'émetteur éloigné et en regard direct. Le procédé de l'invention est d'abord un procédé de localisation de la position relative d'un récepteur 1 par rapport à un émetteur 2 (voir Figure 1). Mais, ainsi qu'il a été décrit plus haut, une telle localisation est particulièrement nécessaire dans le cadre d'un procédé de communication entre un émetteur et un récepteur 1 mobile pour permettre le pilotage du mobile à bord duquel est monté le récepteur. Ainsi qu'il a été décrit dans le document WO 2008/141914, l'utilisation des infrarouges est particulièrement performante et avantageuse quand on utilise des module IRDA intégré comprenant en même temps la photodiode de réception en gamme infrarouge et le circuit d'amplification, de filtrage et d'adaptation en signaux numériques. Cependant, il est possible d'utiliser d'une part une photodiode et d'autre part un circuit intégré spécifique comprenant le dispositif d'amplification, de filtrage et d'adaptation en signaux numériques. Dans ce cas il est possible d'utiliser aussi des longueurs d'ondes plus courtes que les infrarouges, la photodiode réagissant aussi au spectre visible.

En utilisant un protocole série implémenté dans le standard IrDA, il est possible ainsi (voir partie (1) de la Figure 2) de produire une trame de communication en milieu aquatique qui comporte :

trois mots de communication « Mot 1 », « Mot 2 » et « Mot 3 » qui sont respectivement un identifiant de l'émetteur, un identifiant du récepteur destinataire de la trame de communication et un premier code, émis dans la puissance maximum en lumière de moindre atténuation dans l'eau ;

un mot de localisation « Mot 4 » émis dans différentes valeurs de puissance dans la même longueur d'onde 12 que les mots 1 , 2, 3 et 6 ;

un mot de localisation et « Mot 5 » émis, pour les 7 bits de poids les plus faibles, dans différentes valeurs de puissance avec la diode électroluminescente rayonnant de la lumière de plus forte atténuation 11 dans l'eau que les autres mots ; et

un mot de communication « Mot 6 » portant un second code, émis dans la puissance maximum en lumière de moindre atténuation 12 dans l'eau.

Chaque mot de la trame constitue un ensemble d'impulsions qui permettent chacune de commander l'activation de la diode électroluminescente de couleur souhaitée :

à pleine puissance pour les mots de communication ; et

à des puissances différentes déterminées pour les mots de localisation « Mot 4 » et « Mot 5 ».

Dans la partie (2) de la Figure 2, on a représenté un agrandissement du mot de communication « Mot 3 » et des deux mots de localisation « Mot 4 et « Mot 5 » dans un exemple de réalisation. Chaque mot de communication comporte un bit de start, 8 bits de données et pour finir, un bit de stop. Chaque mot de localisation comporte un bit de start, un bit d'absence d'émission, puis six bits pour activer une émission de puissances décroissantes de P0 à P6 sur la diode électroluminescente, un bit pour activer une émission de puissance maximale PO sur la diode électroluminescente, et pour finir, un bit de stop.

Quand le contrôleur 3 (Figure 1) génère une trame de communication (ou simplement les deux mots de localisation « Mot 4 » et « Mot 5 ») il pilote une source de courant 4 (Figure 1) pour alimenter la diode électroluminescente 7 ou 8 selon qu'il s'agit du mot « Mot 4 » ou du mot « Mot 5 » selon une répartition des puissances rayonnées ainsi définies par le rang du bit ou impulsion appliquée à la source de courant 4.

Du côté du récepteur (1, Figure 1), le photodétecteur 13 sensible à l'émetteur 2 est connecté à un port d'entrée numériques et le rang du bit (ou impulsion) de plus faible puissance reçue est enregistré pour servir à la localisation et/ou à l'estimation ou calcul de la distance.

Dans la partie (3) de la Figure 2, on a représenté quatre exemples de réception.

Cas a) : Exemple de réception d'un capteur avec l'émetteur proche et en regard direct

Puissance Visible = 5, correspond à « Mot 4 » = « 01000001 » Puissance Infrarouge = 4, correspond à « Mot 5 » = « 01100001 » On en déduit : Distance = 1

Cas b) : Exemple de réception d'un capteur avec l'émetteur proche et en regard indirect

Puissance Visible = 2 correspond à « Mot 4 » = « 01111001 » Puissance Infrarouge = 1, correspond à « Mot 5 » = « 01111101 » On en déduit : Distance = 1

Cas c) : Exemple de réception d'un capteur avec l'émetteur à distance moyenne et en regard direct

Puissance Visible = 4 correspond à « Mot 4 » = « 01100001 » Puissance Infrarouge = 1, correspond à « Mot 5 » = « 01111101 » On en déduit : Distance = 3

Cas d) : Exemple de réception d'un capteur avec l'émetteur éloigné et en regard direct Puissance Visible = 3 correspond à « Mot 4 » = « 01110001 » Puissance Infrarouge = 0, correspond à « Mot 5 » = « 01111111 ».

On en déduit : Distance = supérieure ou égale à 3 (car aucune réception en Infrarouge).

« Puissance Visible » correspond au degré de puissance reçu par le récepteur dans la longueur d'onde visible moins absorbée que les infrarouges et émise par la diode de l'émetteur 2 (Figure 2) rayonnant dans le visible.

« Puissance Infrarouge » correspond au degré de puissance reçu par le récepteur dans la longueur d'onde infrarouge et émise par la diode de l'émetteur 2 (Figure 2) rayonnant dans l'infrarouge.

« Distance » est une évaluation de la distance dans une échelle d'évaluation de distances correspondant à une table de valeurs d'évaluation de distances à double entrée : « Puissance Visible » et « Puissance Infrarouge ».

Dans un autre mode de réalisation, on s'est aperçu qu'il était possible sur la base d'une modélisation physique de la transmission des ondes, visible et infrarouge, de réaliser un calcul exact de la distance séparant le récepteur de l'émetteur sur la connaissance des rangs de la plus faible puissance visible reçue et de la plus faible puissance infrarouge reçue.

A la Figure 3, on a représenté :

- une courbe P1 correspondant au rang de la puissance Infrarouge reçue sur le récepteur (1, Figure 1) ;

- une courbe P2 correspondant au rang de la puissance visible reçue sur le récepteur (1, Figure 1 ) ; et

- une courbe P1 - P2 correspondant à la différence entre le rang de puissance Infrarouge reçue et le rang de puissance Visible reçue ;

en fonction de la distance x entre le récepteur et l'émetteur.

Il en résulte qu'il est possible de déterminer au moins expérimentalement des coefficients C et D tels que : x = C^*(y1 - y2) + D dans laquelle C et D sont des constantes déterminées, et y1 et y2 sont respectivement les identifications des rangs de puissances minimales reçues dans le premier (Infrarouge) et le second (Visible) ensembles d'impulsions.

Le coefficient C est déterminé sur la base du rapport r de puissance lumineuse entre deux impulsions émises et du rapport des coefficients de transmission (11) et (12) des longueurs d'onde choisies dans l'eau.

Dans un mode de réalisation, le rapport r de puissance lumineuse entre deux impulsions émises correspond au taux de réduction de la puissance d'un bit du mot de localisation Mot 4 ou Mot 5 par rapport au bit précédent.

Le coefficient D est déterminé sur la base du rapport des puissances de référence d'émission dans l'air Prefl et Pref2 de l'émetteur pour les longueurs d'onde choisies et du rapport des coefficients de transmission (11) et (12) des longueurs d'onde choisies dans l'eau.

Dans un mode de réalisation :

Pour optimiser la précision de la localisation, on peut déterminer le nombre d'impulsions et donc de puissances déterminées. Ainsi, si on veut améliorer la précision de la localisation dans les exemples de la Figure 2, au lieu de choisir des mots de localisation de 8 bits, on peut utiliser n'importe quel nombre supérieur comme 10 bits, 12 bits, ou encore utiliser plusieurs mots binaires d'un nombre de bits réduits, et à condition que chacun d'eux correspondent à un niveau de puissance différent.

A la Figure 3, on remarque sur l'axe des abscisses qu'il existe trois zones de calcul de la distance entre le récepteur et l'émetteur. La première zone allant de 0 à A correspond à une zone où la réception des deux longueurs d'onde est maximum. La deuxième zone allant de A à B est une zone où la différence de réception entre les deux longueurs d'onde permet le calcul linéaire de la distance. La troisième zone allant au-delà de B est une zone où la longueur d'onde la plus atténuée (les infrarouges) n'est plus reçue. Dans l'invention, il est possible de configurer ces trois zones.

Pour déplacer la zone de calcul linéaire des distances x (AB ; Figure 3) vers la droite, donc décaler le point A vers des distances plus fortes, il faut modifier le rapport des puissances de référence. Ceci peut être réalisé en augmentant le courant traversant la ou les diodes rayonnant la longueur d'onde la plus élevée comme les infrarouges. On peut pour cela connecter plusieurs diodes électroluminescentes dans le visible en parallèle sur la source de courant, tandis que la ou les diodes infrarouges sont connectées en série. Ainsi qu'il sera expliqué plus loin, il est aussi possible d'appliquer un gain en courant sur l'alimentation des diodes rayonnant les longueurs d'onde les plus absorbées tel que l'infrarouge.

Une augmentation du rapport de décroissance r des puissances des impulsions, ou bits, permet de réaliser un décalage à droite du point A (Figure 3) tout en augmentant la pente de la partie croissante de P1-P2. On peut ainsi éloigner en distance le début de la zone de détection linéaire de la distance. En réduisant le rapport de décroissance r, on obtient l'effet inverse de rapprochement du début A de la zone de mesure et de réduction de la pente C de la relation linéaire.

Une diminution de la longueur d'onde la plus atténuée 11 par exemple en la sélectionnant plutôt vers le proche infrarouge, ou, dans le spectre visible, comme le rouge ou l'orange, permet de réaliser un éloignement proportionnel des points A et B (Figure 3) ce qui permet de réaliser des mesures de distances plus grandes. Il est aussi parfois nécessaire de compenser les paramètres électriques en fonction du rendement lumineux de chaque diode utilisée.

Il est ainsi préféré de réaliser une étape de calibration du récepteur pour en déduire des facteurs correctifs modifiant les constantes déterminées en fonction des composants utilisés par le récepteur et/ou l'émetteur.

A la Figure 4, on a représenté un mode de réalisation particulier d'un émetteur d'un dispositif de localisation selon l'invention.

Un microcontrôleur MC comporte une mémoire de programmes et permet d'exécuter au moins un programme émulant un protocole de communication par trames du genre de celle représentée à la Figure 2 mais pour lequel on utilise non pas 7 niveaux de puissance mais 13. Le microcontrôleur MC, pour émuler le protocole de communication, comporte 14 ports de sortie PO à P13. Le port PO est actif pour commander une émission à puissance maximale. C'est le cas pour les mots de communication et pour le bit de commande de la puissance maximale de chaque mot de localisation. Les ports P1 à P12 sont successivement actifs pour générer jusqu'à 12 niveaux intermédiaires de puissance rayonnée sur l'émetteur en fonction du rang du bit du mot de localisation en cours de lecture sur le microcontrôleur MC. Enfin le port P13 permet de commander l'activation ou bien des diodes rayonnant en infrarouge (D3, D4,...) ou bien des diodes (D1, D2,...) rayonnant sur des longueurs d'onde peu absorbées.

Chaque port PO ou P1 à P12 est connecté à la grille d'un transistor MOS Q1 ou T1 à T12 de puissance dont le drain est connecté à la masse et la source à une résistance R0 ou R1 à R12 toutes connectées à un point de commande d'un miroir de courant Q4-Q5. Le miroir de courant Q4-Q5 est connecté sur une alimentation positive +V_PWR et sa sortie de courant piloté avec un gain déterminé débite sur deux branches parallèles comportant pour la première les diodes rayonnant dans le visible (D1, D2, ...) et pour la seconde, les diodes infrarouges (D3, D4, ...).

La première branche est connectée à la masse électrique par l'intermédiaire d'un transistor de commutation Q2 directement commandé par sa grille par un port de commande P13 du microcontrôleur MC. La seconde branche est connectée à la masse électrique par l'intermédiaire d'un transistor de commutation Q3 commandé par sa grille par l'intermédiaire d'un tampon inverseur I connecté au port de commande P13 du microcontrôleur MC. De la sorte, ou bien les diodes infrarouges sont commandées ou bien les diodes de longueurs d'onde peu atténuée.

Ainsi qu'on l'a expliqué plus haut, il est possible de connecter les cathodes des diodes D1 et D2 (et plus s'il en existe) en parallèle sur l'électrode de source du transistor Q2 pour diviser le courant qui les traverse du facteur correspondant et partant leur puissance de référence.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de localisation d'un émetteur (2) d'un rayonnement en milieu aquatique par un récepteur (1), notamment mobile, du genre consistant à générer sur l'émetteur au moins un ensemble («MOT 4») d'impulsions d'un rayonnement optique de référence, de puissances déterminées, puis à déterminer sur le récepteur (1) sa position relative audit émetteur (2) sur la base des impulsions reçues, caractérisé en ce qu'il consiste de plus à :

générer sur l'émetteur au moins un autre ensemble («MOT 5») d'impulsions de puissances déterminées sur au moins une longueur d'onde présentant une absorption dans le milieu aquatique, supérieure à celle de l'ensemble («MOT 4») d'impulsions d'un rayonnement optique de référence ; puis

déterminer sur le récepteur (1) sa position relative audit émetteur (2) en identifiant les puissances reçues dans l'ensemble («MOT 4») d'impulsions de rayonnement optique de référence et dans ledit au moins un autre ensemble («MOT 5») de puissances déterminées dans une autre longueur d'onde plus atténuée.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détermination de la position relative du récepteur (1) audit émetteur (2) comporte une étape de calcul de la distance x entre eux selon une relation linéaire de la forme x = C*(y1 - y2) + D dans laquelle C et D sont des constantes déterminées, et y2 et y1 sont respectivement les rangs de puissances minimales reçues de l'ensemble («MOT 4») d'impulsions d'un rayonnement optique de référence et de l'autre ensemble («MOT 5») d'impulsions.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape pour déterminer les constantes prédéterminées sur la base du rapport de puissance lumineuse entre deux impulsions émises et du rapport des coefficients de transmission des longueurs d'onde choisies dans l'eau, pour le coefficient C et sur la base du rapport des puissances de référence d'émission dans l'air de l'émetteur pour les longueurs d'onde choisies et du rapport des coefficients de transmission des longueurs d'onde choisies dans l'eau, pour le coefficient D.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer le nombre d'impulsions de chaque ensemble («MOT 4», «MOT 5») et de puissances déterminées (Pi) de manière à optimiser la précision de la localisation.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à sélectionner une longueur d'onde de l'ensemble («MOT 5») d'impulsions d'un rayonnement optique de longueur d'onde la plus atténuée plus proche de la longueur d'onde de l'ensemble («MOT 4») de référence, elle-même étant choisie dans le visible vers le bleu pour augmenter la distance maximale admissible de localisation.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à

5, caractérisé en ce qu'il consiste à sélectionner la zone de mesure de distance en modifiant le rapport des puissances de référence.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à

6, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'augmentation, respectivement de réduction, du rapport de décroissance r des puissances des impulsions, ou bits, pour éloigner, respectivement rapprocher, le début d'une zone de détection de distance (point A, Figure 3) tout en augmentant, respectivement réduisant, la pente (C) de la relation linéaire (P1-P2).

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à

7, caractérisé en ce qu'il comporte aussi une étape de calibration du récepteur pour en déduire des facteurs correctifs modifiant les constantes déterminées en fonction des composants utilisés par le récepteur (1) et/ou l'émetteur (2).

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte de plus des mots de données de communication, associés dans une trame à chaque émission d'un premier («MOT 4») et d'un second («MOT 5») ensembles d'impulsions permettant la localisation de la position relative du récepteur (1) relativement à l'émetteur (2).

10. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un émetteur (2) et un récepteur (1), l'émetteur (2) comportant au moins une première diode (D1, D2) émettrice d'impulsions d'un ensemble («MOT 4») de puissances déterminées d'une longueur d'onde déterminée, et au moins une seconde diode (D3, D4) émettrice d'impulsions d'au moins un autre ensemble («MOT 5») de puissances déterminées dans une autre longueur d'onde présentant une absorption dans l'eau supérieure à la première diode, les diodes émettrices étant connectées à un générateur (MC ; Q1-Q5 ; T1-T12) d'un ensemble d'impulsions d'alimentation destinées à faire générer par chaque diode une suite d'impulsions lumineuses de puissances déterminées, et en ce que le récepteur comporte au moins un photorécepteur (12, 13) pour détecter les impulsions générées par les première et seconde diodes de l'émetteur, ledit au moins un photorécepteur (12, 13) étant connecté à un contrôleur (14) exécutant un programme pour déterminer la localisation de la position relative du récepteur à l'émetteur en identifiant les puissances reçues dans l'ensemble («MOT 4») de puissances déterminées de référence et dans ledit au moins un autre ensemble («MOT 5») de puissances déterminées dans une autre longueur d'onde.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les diodes émettrices sont alimentées par la sortie courant d'un miroir de courant (4 ; Q4-Q5), le miroir de courant étant contrôlée de manière à déterminer les puissances des impulsions lumineuses générées.

12. Dispositif selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que les au moins deux diodes (D1, D2) associées à une première longueur d'onde sont montées en parallèle sur l'alimentation et/ou au moins deux diodes (D3, D4) associées à une seconde longueur d'onde sont montées en série sur l'alimentation.